CN1038950A - 浮选机 - Google Patents

Abstract

浮选机由浮选槽(5)、搅拌槽(1)、主喷嘴(10)、矿浆空气混合物升浮箱(4)和辅喷嘴(11)组成。浆气混合物升浮箱(4)的下体与搅拌槽(1)的上体(2)相连，而其上体则与置在搅拌槽(1)上面的浮选槽(5)相连。浮选槽(5)从上面罩着升浮箱(4)。浆气混合物升浮箱(4)做成等截面竖管的形状，它的顶部配置着一种能使浆气混合物在槽(5)泡沫层形成区(6)中均匀分布的设施。辅喷嘴(11)与主喷嘴(10)同轴、相对设置。

Description

本发明属于有色金属矿选矿的范畴，特别是使用浮选法选取有色金属矿的浮选机。

在矿料中，当需要选取的是粉碎性矿粒，以及矿物颗粒与矿岩没有完全分离的情况下采用本发明是最为适宜的。

此外，本发明应用在浮选煤、浮选矿物化学原料以及在水的净化处理方面也是有效的。

具有现代结构的浮选机的工业使用表明：不同类型的浮选机在加工相同原料时，单位生产率之间没有明显的差距。浮选时间主要取决于浮选矿料的形状，而不是浮选机的类型。为适应选矿厂选矿工段增产任务的需要，当前所开发的、单机生产率很高的浮选机，其单位生产率与小型浮选机的是相同的。这样，为了使难以浮选的泥状氧化物矿投入工业生产，为了扩大加工原料的容量就要求大大地增加浮选机浮选槽的容积。

采用小气泡浮选可以大大地增加浮选进程的速度，也就是意味着增加浮选机的单位生产率，以及解决细微难浮颗粒的浮选问题。

众所熟知的浮选机（美国专利344635号），它的组成部分是喷嘴、槽体和排出管道。喷嘴是这样来设置的，即空气流从矿浆的中心注入，矿浆则沿着导向装置被迫作环状旋转运动。

喷嘴把矿浆和压缩空气合成的同心流体送进槽中，中心气流带着周围的矿浆一起转动。就这样，矿浆和空气在喷嘴里相互作用，导致了气泡离散“气流中心”，并保证了气泡和微矿粒能很好的搅拌和接触。

由水和空气混合而组成的流体环绕着挡板流动。经过一段距离后，空气就完全被离散。（这时流体的速度也下降了好几倍）。挡板消耗着流体的能量，并保证在第一次混合区的周围形成二次流体，其流向相反，即流向喷嘴口。由于存在着挡板，矿浆开始先上升，然后在水平方向移动，最后下降进入浮选区。在浮选区里“气泡-细粒”体从矿浆流中分离出来。浮选区的容积比第一区大4-6倍。

在上述的浮选机上采用下沉涡流流体来分割气泡的方法并不是那么见效的，因而也得不到浮选细矿粒所需要的小气泡。

同时，流体在作受阻环流时的速度也是不足以得到细小的气泡的。

在绕挡板环流时，相当高的流速妨碍着气泡更充分的离散。挡板后面的气泡上又作用着流向排出管的强流。

另外，人们也熟悉一些浮选设备（DE，A，1067743）：圆筒搅拌槽，在这种搅拌槽中，矿浆柱的高度是槽宽的1.5-3.5倍;用泵来把该浮选的矿浆和空气一起提供给搅拌槽;在浮选槽旁边，从上面装置着的附加锥体，锥体上有流槽，用来排除从搅拌槽流向它的部分矿浆。

上述这些浮选机的根本缺点是：在搅拌槽中流体截面上的空气气泡分布的不均匀性。

由于流体的速度沿轴线最大，所以原料和“气泡-微粒”的混合物沿轴线的排出量也最多是不可避免的。这样，在矿浆柱的上部就不存在平稳的流动区。此外在向上运动的沉降涡流中，空气气泡的离散不是很有效的，加上不存在小气泡，这就减小了浮选微小颗粒的可能性。

众所熟悉的浮选机（US，A，4490248）其主要组成部分是：

搅拌槽，由二个截锥体组成，这二个截锥体的大端圆基部分互相连通，一个放在另一个的上面;

喷嘴，装在搅拌槽里面;

撞击墙，装在搅拌槽中直接靠近喷嘴出口的地方，与出口轴线相垂直;

升浮箱，具有截面锥台或截面锥体的形状，其小端圆基部分朝向搅拌槽，并与之相通，而上体与浮选槽连接;

浮选槽，设置在接近矿浆升浮箱处，它配备有排除浮选槽中的泡沫层和排除残剩的非泡沫产品的设施。

矿浆和空气予先混合成浆气物质，经过喷嘴带压输送到搅拌槽的下部。在这里，浆气混合物平直地注向靠近喷嘴的撞击槽。当浆气混合物中的矿浆和空气的比例一定，以及浆气混合物碰打撞击槽的速度一定时，就产生多数气泡不大于150-200μm的气泡流。接着，浆气混合流沿着搅拌槽侧壁开始分流，并在搅拌槽的上部产生相互的相向运动。分流体的相遇发生在搅拌槽的上部，与槽的垂直轴线成40-75°，而相遇流体的速度为90-100cm/s。最后，浆气混合物在升浮箱中浮升，直接溢流到浮选槽的泡沫层的下面。

所述浮选机的缺点是：浆气混合物碰到撞击墙时，流体的冲击能量往往不足以产生合适的气泡，以满足快速浮选的要求。同时，撞击墙由于不断受到浆流的冲击，磨损很快。

另外一些严重的缺点是：由于升浮箱的下部与搅拌槽连着，而上部是敞开的，因而在升浮箱中就会产生强大的二次流。这种二次流是在扩大液-气相界面时，在浆气混合物中自发产生的。升浮箱中的矿浆与浮选槽中的相比，由于气泡浓度大，其平均密度要低。结果就产生了作用在它身上的阿基米德推力。所以当矿浆中的气相含量高时，就能够发生相当强烈的二次流。引起涡流运动的原因，一方面是由于重力的起伏，另方面也是由于剪切应力的存在。涡流运动的过份发展对浮选过程是有害的，它会引起有用矿粒的散落，导致浮选效果下降。

发明的目的是提出一种浮选机。要求在这种浮选机上用新的结构手段来制取浆气混合物中的所需气泡，并把它们输送到浮选槽的泡沫层区域;要保证浆气混合物在升浮时有很大的液-气相界面，并能消除由于不稳定分层的存在，在浆气混合物中自发产生的二次流。只有这样，才能提高浮选的速度;才能在选择性要求很高的情况下，提高微粒浮选的效果。

本发明的目的是这样实现的：这种浮选机设有浮选槽和搅拌槽，分成上、下二个部分。做成截锥形的这二部分的大端圆基部分互相连接着;

设有喷嘴，一方面为浆气混合物提供气泡，气泡的大小可随浮选的工艺要求来确定;另一方面则把浆气混合物加压送到搅拌槽的底部;

设有浆气混合物升浮箱，其下体与搅拌槽的上部连接，上面则与浮选槽相通。浮选槽设置在搅拌槽的顶上、罩着升浮箱。在浮选槽的上部有一个泡沫层形成区。

设有从浮选槽中排除泡沫层和排除非泡沫剩余产品的设施。

根据本发明，还设有与主喷嘴同轴、相向布置的辅助喷嘴，用来扩大浆气混合体中液-气相界面。以及做成垂直等截面管道形式的浆气混合物升浮箱。在箱的顶部有专门设施，通过它，浆气混合物就能在泡沫层形成区进行均匀分布。

最合适的、均布浆气混合物的装置是面向浮选槽泡沫区的排出管，它们与竖管成一个角度，而且至少应该是二条。

浆气混合物升浮箱的上体就做成这种形式，即至少是二条、与竖管成一个角度、直通浮选槽泡沫层区的排出管道。这样，浆气混合物就能在泡沫层形成区均匀分布，还能防止矿浆从浮选槽倒流到升浮箱中去。而且泡沫层形成区的所有表面都被充分利用起来，用来排出气泡。

在浮选机上至少配置一对同轴、相对的蒸汽喷嘴也是适宜的。这对喷嘴的作用是供应水气混合物。

在浮选机上至少配置一对蒸汽喷嘴，给搅拌槽下部提供水气混合物。这样，实际上就可以得到任何尺寸的微小气泡，用来对浮选机中的矿浆进行充气，来增加气相矿化过程的速度，而浮选机和供浆泵的寿命和可靠性都不受影响。

供给浆气混合物的主、辅喷嘴和供给水气混合物的喷嘴都设置在搅拌槽的底部，且平行于底板的方案是比较合理的。

在浮选机上安装密封箱，把供浆气混合物的主、辅喷嘴和供水气混合物的喷嘴全部配置在里面，这是非常有利的。这个密封箱直接放在靠近搅拌槽下部的地方，并与其入口相连。

在浮选机上配置喷头也是适宜的。这个喷头接受来自喷嘴的浆气和水气混合流，再把浆气混合物平行底板、朝着搅拌槽下部的侧壁进行分布。

喷头设施把来自喷嘴的浆气流从搅拌槽的中心平行底板朝下部的侧壁进行分布。这就能够在搅拌槽中形成一种流体，其涡流运动的强度对于小颗粒气泡化和浮选粒度的细化是最适宜的。

在搅拌槽中，随着流体沿着侧壁的运动，旋涡运动的强度就下降。这时，大粒度矿粒也就有可能进行气泡矿化。

浮选机上的喷头安装在搅拌槽底部的入口处，并与内装喷嘴的密封箱相连，这种布置也是适宜的。

供浆气混合物的主、辅喷嘴、和供水气混合物的喷嘴都装在同一个密封箱中。这个密封箱又直接放在接近搅拌槽下部的地方，并与其入口相连。这种布置就能使强烈的旋涡运动限制在一个小的范围内，就不会在搅拌槽中引起气泡的非矿化现象。同时也强化了槽中的气相破碎过程，简化了工艺和维修措施。

使用设置在搅拌槽底部的喷头和搅拌槽邻近的密封箱，能够强化气泡的矿化过程，简化浮选机的工艺和维修措施，提高浮选机工作的可靠性。

为进一步阐述发明，运用以下的具体实例和附图，其中：

图1，根据发明所绘，浮选机示意图;

图2，根据发明所绘，带二个喷嘴的搅拌槽槽底局部图，即图1中按指向Ⅱ-Ⅱ的剖面图;

图3，根据发明所绘，与图2同一部位的局部图，但有四个喷嘴;

图4，根据发明所绘，在其它部位设置喷嘴的浮选机。

下面用具体实例来描述实现发明的方案。其中使用了既具体又狭窄的名称术语。但是必须指出：所描述的实例和使用的术语，并不使本发明的实质和范围受到限制，本发明保护范围应由权利要求限定。

浮选机（图1）有一个搅拌槽1。它的上2、下3二个部分由二个截锥体组成，大端圆基部分互相对接着。搅拌槽I的上体2与浆气混合物升浮箱4相连。浮选槽5设置在搅拌槽1之上，罩着浆气混合物升浮箱4。浮选槽的上部是矿化泡沫层形成区6。矿化泡沫来自浆气混合物升浮箱4。浮选槽5上配备着设施7，即斜槽式泡沫去除器，用来排除浮选槽中的矿化泡沫;设施8，即带溢流堰的排出口，用来排除浮选槽中剩余的非泡沫产品。

浆气混合物升浮箱4做成等截面竖直圆桶形式，通过它向槽5的区域6输送矿化泡沫。

在搅拌槽1的底部3处，装置着主喷嘴10，它平行于底板9，用来向槽1输送带压浆气混合体。同样，平行于底板9安装着辅助喷嘴11，它与主喷嘴10同轴、且相对（图2），用来供给带压浆气混合物，以保证产生的气泡能满足工艺要求和液-气相界面能得到扩大。

浆气混合物升浮箱4的上体（图1）结构，做成至少是二根排出管道12的形式。管道的出口面向矿化泡沫层形成区6，管道本身与升浮箱4的竖直通道成一个角度。这种管道也是浆气混合物在矿化泡沫层形成区6中进行均布的一种装置。

搅拌槽1的底部3设有若干凸台13，它们沿着槽1底板9的四周分布，固定在底部3的侧壁上。

在喷嘴10，11之上，在浆气混合物上浮箱4的入口处（图1）装着一个分离器14，用来形成浆气混合流，并使它进入升浮箱4时能够得到设定的速度。

浮选机上也可以至少配置一对蒸汽喷嘴15和16（图3），用来向搅拌槽的底部3（图1）供给浆气混合物。它们都平行于槽1的底板9，且同轴、相对安装。

喷嘴10和11（图2）或者所有的喷嘴10，11，15，16（图3）都装在一个带筛孔18的箱17中。箱17固定在底板9上。筛孔18是个通道口，通过它接受来自喷嘴10，11的浆气混合流;通过它把浆气混合物平行于底板9向搅拌槽I的底部3进行分布（图1）。

图4所示的是一种带有密封箱19的浮选机。在这密封箱中，安装着用来供浆气混合物的主、辅喷嘴10，11，和用来供水气混合物的喷嘴15，16。箱19直接放置在搅拌槽1底部3的旁侧，并用管道20与底部3相连。管道20的出口处有喷头21，用它来向搅拌槽1的底部3分布平行于底板9的浆气混合物。

根据本发明，浮选机是这样工作的：利用设置在搅拌槽底部3的喷嘴10、11（图1和2），顺着管道供给矿浆流。与此同时，还不断地往矿浆流中注入压缩空气。气压不应低于管道压力。输入的空气容量，依赖于浮选材料的多少，一般应是输入矿浆容量的20-70%。当管道中空气和矿浆的运动速度不低于2m/s时，就进行混合，并分割空气气泡。气泡的大小取决于矿浆与空气接触的时间，以及浆流的速度和空气的数量。最大的气泡为4-5mm。

这样，预先备好的浆气混合物经喷嘴10，11（图1和图2）以不低于18-20m/s的出口初速度、带压送至搅拌槽的底部3处。当高速浆气混合流相遇碰撞时，就发生空气气泡的强烈分割。矿浆中就形成大量的微小气泡，其尺寸一般不大于150-200μm。大多数气泡的直径小于150μm。这样的气泡对直径小于10μm的微矿粒是有很高的捕收能力的。所以就大大促进了浮选效果。

在搅拌槽的底部3浆气混合流经碰撞，开始沿搅拌槽槽底9流动，遇到凸台13后又顺着侧壁运动。这样，边界层流旋流间由于剧烈的搅拌，在浆流的轴线方向就出现速度梯度。速度梯度引起的摩擦消耗了矿浆流中大量的能量。由于在搅拌槽上部2处分离器14的作用，就形成了等量、且同速的浆气混合对向流。

在搅拌槽的上部2处，在与所形成的浆流轴线（线圈与搅拌槽的垂直轴线）成40-75°的地方，浆流以不低于10-100cm/s的速度发生碰撞。

在涡流即半边受到约束的浆流碰撞区内，扰动强度的加大，导致了强烈的搅拌，从而使矿粒和空气气泡相遇的数量增加。建立矿粒和气泡相遇的这种有利条件，强化了细微矿粒与气泡的矿化过程。最终增加了在浮选过程中提取的矿物。

经过碰撞，浆气混合物就进入升浮箱4的底部。浆气混合物升浮箱4是一个等截面的通管，只有上部与浮选槽5相通。这样既防止了浆流从浮选槽5中回溢进升浮箱，又不会给浮选槽5中提取浆气混合物带来任何困难。这种结构上的处理，避免了造成强大的二次流的不稳定成层。二次浆流是产生在升浮箱4中，由于经主、辅喷嘴10、11（图1和图2）的浆气混合流进入箱时，扩大的相界表面而自发形成的。

当矿浆在升浮箱4中升浮时（图1），旋涡运动的强度下降，这为较大矿粒的气泡矿化创造了良好的条件。

而后，含矿化气泡的浆气混合物进入浮选槽的上部泡沫层形成区6。在这里，矿化气泡从浆层中排出、浮到表面，这里见不到泡沫层翻滚或遇到破坏的现象。

使用设施7来排出泡沫层，矿化气池经斜槽被输走。设施8是用于排除非泡沫剩余产品的。

在实现发明的另一个方案中，是利用压缩空气注入管道中的水流。气压不低于管压。空气的容积是在水容积的50-80%范围之内。当液流在管道中以不低于3-4m/s的速度运动时，气泡就发生分割。分割后气泡的大小取决于空气和水接触的时间，以及流体的速度和空气量。这样，预先备好的水气混合物，经二个或更多的、同轴相向布置、带有出口孔的喷嘴15，16（图3）加压送入搅拌槽的下部3（图1）。在这种情况下，从喷嘴15、16（图3）出来的水气混合物的流速应当能保证所得到的气泡，其最大的尺寸一般不得超过150-200μm。

往管道矿浆流中注入空气（矿浆由低压泵打入管道，压力不低于0.8·10⁵pa）。空气量的多少取决于浮选料的数量，应当在矿浆量的15-40%范围之内。就这样，预先备好的浆气混合物就进入喷嘴10、11（图1和图3）。而后，当二股浆气混合物的旋流相遇，发生碰撞时，空气气泡就开始分割。但是在上述的区域中，气泡的分割程度，远不如在水气碰撞区域中激烈。

单独供给浆气混合物和水气混合物的方式，能够在水气流碰撞区得到的小气泡，其最大直径一般不超过150-200μm，以及在浆气流碰撞区得到的大气泡，其直径一般不大于2.5mm。

另外，由于浮选机的供浆泵是低压泵，因此能耗大大下降，供浆泵和喷嘴10，11（图3）的使用寿命也大为增加。

而后，浆气混合流和水气混合流就在搅拌槽的下部3处（图1）进行搅合。

再往后，浆气混合流的运动就类似于前述。

在实施发明的其它方案中，预先备好的浆气混合物经喷嘴10、11带压输往箱19（图4）。箱19直接安置在搅拌槽1的旁侧，其容积与搅拌槽相比很小。在箱中的旋涡运动要比在搅拌槽中的激烈得多。这就可能形成旋涡运动激烈的局部地区，因而大颗粒的气泡矿化就可能在搅拌槽1中进行。

此外，把箱19和扩大液-气相界面的设施放置在搅拌槽1的外面，这就简化了浮选机的工艺设备。

然后，浆气混合物就顺着管道20被输送到搅拌槽1底部的入口。在搅拌槽的入口处，装配着喷头21，以接受箱19的浆气混合流。在喷头21上对着搅拌槽1侧壁上的凸台设有排出孔。通过这些排出孔，把来自喷头21的浆气混合流，平行槽1的底板9、注向侧壁。

再以后，矿浆空气混合流的运动就类似前述。

在选矿厂的选矿工段浮选煤、浮选矿物化学原料及在水的净化处理中使用所推出的浮选机是会有成效的。

Claims (7)

1、带浮选槽(5)、搅拌槽(1)的浮选机上设有：

形状如被截圆锥体的上(2)、下(3)二个部分，它们的大端圆基部分相互对接着；

喷嘴(10)，一方面为浆气混合物提供气泡，气泡的大小由浮选生产工艺来决定；另一方面把浆气混合物加压送至搅拌槽(1)的底部，即上文所提到的(3)处；

浆气混合物升浮箱(4)，其下体与所提到的搅拌槽(1)的上体(2)相通，而上面则与浮选槽(5)相连。浮选槽(5)放置在搅拌槽(1)的上面，罩着升浮箱(4)。浮选槽的上层有一个泡沫层形成区(6)，并有设施(7)和(8)。浮选槽(5)中的泡沫层靠设施(7)来排出，而设施(8)则用来排除浮选槽(5)中的非泡沫残余产品。

这种浮选机的特点是：配备着与主喷嘴(10)同轴、相对的辅喷嘴(11)，以扩大浆气混合物中液-气相界面；浆气混合体升浮箱(4)做成垂直等截面的管道，在它的上部配置了能使浆气混合物在泡沫层形成区(6)中均布的设施。

2、根据权利要求1的浮选机的特点是：均布浆气混合物的装置做成排出管道（12）的形式，至少有二条。它们通向浮选槽（5）的泡沫层形成区（6），并与竖管成一个角度。

3、根据权利要求1和2的浮选机的特点是：它至少装备一对蒸汽喷嘴（15）、（16），用来向搅拌槽（1）的底部（3）提供水气混合物。这对蒸汽喷嘴同轴、且相对配置。

4、根据权利要求1、2、3的浮选机的特点是：用来供给矿浆空气混合物的主喷嘴和辅喷嘴（10、11）和用来供给水气混合物的喷嘴（15、16）都安装在浮选机搅拌槽（1）的底部（3）上，且平行于底板。

5、根据权利要求4的浮选机的特点是：在搅拌槽（1）的底部（3）装置着喷头（21），接受来自喷嘴（10、11、15、16）的浆气和水气流，并通过它把浆气混合物平行搅拌槽（1）的底部（3）向四周侧壁进行分布。

6、根据权利要求1、2、3的浮选机的特点是：它有一个密封箱（19），在此箱中安装着用来供给浆气混合物的喷嘴（10、11）和供给水气混合物的喷嘴（15、16）。密封箱（19）直接安装在靠近搅拌槽（1）的底部（3）处，并与搅拌槽的入口连通。

7、根据权利要求5、6的浮选机的特点是喷头（21）安装在搅拌槽（1）底部（3）的入口处，并与装着喷嘴（10、11、15、16）的密封箱（19）相连通。

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